[发明专利]具有驱动多数个发光二极管串的通用结构的装置

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管的照明装置，尤其是一种用于驱动多数个可控制发光二极管串的装置。

背景技术

发光二极管(LED)是一种基于半导体的光源，经常被应用在低耗电仪表和家电的指示器，应用发光二极管在各种照明装置也已越来越普遍。例如，高明亮度的发光二极管已被广泛用于交通信号灯，车辆指示灯以及剎车灯。

发光二极管的电流对电压(IV)特性曲线类似于一般的普通二极管，当加于发光二极管的电压小于二极管的正向电压时，只有非常小的电流通过发光二极管。当电压超过正向电压时，通过发光二极管的电流则大幅增加。一般来说，在大多数操作范围，基于发光二极管的照明装置的发光强度是和通过的电流成正比，但操作在高电流时则不如此。通常为基于发光二极管的照明装置设计的驱动装置，都是以提供一个恒定的电流为主，以便能发出稳定的光和延长发光二极管的寿命。

为了提高基于发光二极管的照明装置的亮度，通常是将多数个发光二极管串联在一起，形成一个基于发光二极管的照明单位，而且多数个基于发光二极管的照明单位可以更进一步串联在一起，形成一个照明装置。例如，美国专利6777891号揭露将多数个基于发光二极管的照明单位，形成一个可由计算机控制的灯串，其中每个照明单位在灯串里形成一个可单独控制的节点。

每个照明装置所需要的工作电压，通常是取决于照明单位里的发光二极管的正向电压，每个照明单位里有多少个发光二极管，每个照明单位是如何相互接联的，以及每个照明单位在照明装置里，是如何接收来自电源的电压。因此，在大多数的应用中，都需要某种类型的电源电压转换装置，来将一般较普遍的高电压电源，转换成较低的电压，以提供给一个或多数个基于发光二极管的照明单位。因为需要这样的一个电压转换装置，造成基于发光二极管的照明设备效率减低，成本增高，也难以减小其体积。

美国专利7781979号提供了一个控制串联的发光二极管的装置。其中有两个或两个以上的发光二极管串联连接，当施加电压时，一串联的电流即流经发光二极管。其中至少有一个发光二极管被并联一个或多数个可控制的电流路径，来使串联的电流部分流经这些可控制的电流路径，以便不需要电压转换装置即可使用一般较普遍的高电压电源。因此该装置可使用如120V或240V的交流电压。

美国专利公告2010/0308739号揭露了将多数个发光二极管互接串联成多数个发光二极管段的装置，以及多数个开关器与此多数个发光二极管段互接，来选取控制某一发光二极管段，将其从一个发光二极管串联电流通路中串联接入或切隔分出。

在传统的不用电压转换器的驱动发光二极管电路中，当输入电压变高时，就必须串联较多的发光二极管。但是如果驱动多数个发光二极管段的装置的方法，只靠改变串联的发光二极管的数量来调适不同大小的输入电压，那么当输入电压变低时，发光二极管的使用率就变的非常低。

美国专利公告2011/0085619号，揭露了一用于驱动多数个不同长度的发光二极管串的选择电路，以根据相对应的输入交流电压，将某些发光二极管串选择性的打开或关闭。美国专利公告2012/0217887号，揭露了可以在交流电源的电压变化下，提供平均的发光强度的发光二极管的照明装置和控制方法。

因为已有越来越多的基于发光二极管的照明单位被应用在高亮度的照明设备上，如何使用墙上现有的交流电源，灵活和有效地提高发光二极管的使用率，并提供稳定性和高亮度，来驱动和连接多数个基于发光二极管的照明单位的设计方法和装置，已经形成一种不可或缺的需求。此外，如何控制连接在一起的基于发光二极管的照明单位，使照明亮度可以根据不同的照明要求，或交流电源电压的变化，来提供不同的照明模式，也是非常重要的。

发明内容

本发明提供一种能适应在不同的输入交流电源的不同的电压下，有效率的驱动发光二极管照明装置。本发明提供的发光二极管照明装置，有一个可以随着自动侦测到的输入电压的范围，而将多数个可控制发光二极管串之间以串联，并联或短路方式相接的通用结构。除此之外，在每一可控制发光二极管串之内串联的发光二极管的数量，更可依据输入电压随时间的变化而调整。

在本发明的第一优选实施例中，该装置包括多数个可控制发光二极管串与多数个切换单元交错连接，每个切换单元连接一领先的可控制发光二极管串和一尾随的可控制发光二极管串。每个可控制发光二极管串，包含有连接在其正端和负端之间的多数个发光二极管，和多数个控制开关，其中每个控制开关相对应于一个发光二极管。